JP2009302701A - 恒温型の水晶デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】温度変化時における応力の発生を防止した上で、周波数偏差を高精度に維持した表面実装用とした恒温型の水晶デバイスを提供する。
【解決手段】底壁と枠壁からなる凹部を有する容器本体１に収容された振動子用水晶片２と、容器本体１に収容されて振動子用水晶片２を加熱する発熱抵抗体４及び振動子用水晶片２の動作温度を検出する温度感応抵抗体３と、容器本体１の開口端面に設けられたカバー５とを備え、振動子用水晶片２の動作温度を一定に維持する表面実装用とした恒温型の水晶デバイスにおいて、振動子用水晶片２は容器本体１の内底面に水平方向として固着される保持用水晶板１０に面対向し、振動子用水晶片２の励振電極から引出電極の延出した外周部が保持用水晶板１０に固着された構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は表面実装用とした恒温型水晶デバイスを技術分野とし、特に、熱膨張係数差による振動子用水晶片の応力歪みを抑制して周波数安定度を高めた表面実装用の恒温型水晶デバイスに関する。

（発明の背景）
恒温型の水晶デバイス例えば水晶振動子は動作温度を一定に維持することから、これを用いた水晶発振器は周波数安定度が高く（例えば1〜0.5ppm以下）、光通信用とした基地局等の通信設備に使用される。近年では、これらの通信設備でも小型化が浸透し、その一貫として表面実装用とした恒温型の水晶デバイスが求められている。

（従来技術の一例、特許文献１、２）
第１１図は一従来例を説明する表面実装用とした恒温型の水晶振動子（以下、恒温型振動子とする）の図で、同図（ａ）は恒温型振動子の断面図、同図（ｂ）は水晶片の平面図である。

恒温型振動子は、容器本体１、振動子用水晶片２、温度感応抵抗体３、発熱抵抗体４、及び金属カバー５を備える。容器本体１は積層セラミックからなり、両主面に凹部を有する。そして、一主面の凹部には水晶保持端子６が設けられた内壁段部を有し、他主面の凹部端面には外部端子７を有する。

振動子用水晶片２は例えば二回回転ＹカットのＳＣカット（特許文献２参照）とし、両主面に励振電極８ａを有して長さ方向の一端部両側に引出電極８ｂを延出する。引出電極８ｂの延出した水晶片の一端部両側は、内壁段部の水晶保持端子６に導電性接着剤９によって固着される。水晶保持端子６は外部端子７中の水晶端子に電気的に接続する。

温度感応抵抗体３及び発熱抵抗体４はいずれも膜抵抗からなり、温度感応抵抗体３は一主面の凹部底面に、発熱抵抗体４は他主面の凹部底面に形成される。そして、温度抵抗体用及び発熱抵抗体用の外部端子７に電気的に接続する。金属カバー５は例えばシーム溶接によって一主面の開口端面に接合し、振動子用水晶片２を密閉封入する。

このようなものでは、温度感応素子及び発熱抵抗体用の外部端子７と接続した図示しない比較器やパワートランジスタを有する温度制御回路によって、水晶振動子（振動子用水晶片２）の動作温度を一定に維持する。動作温度は周波数温度特性の常温（２５℃）以上の高温側であって、通常では周波数変化が緩くなる極値温度Ｔ℃に設定される。ＳＣカットでは周波数温度特性を変曲点が約９５℃となる３次曲線とし、動作温度（極値温度Ｔ℃）は極大値となる概ね８０℃とする（第１２図）。

なお、水晶振動子の動作温度を常温以上として周囲温度よりも高くするので、容器本体１内の槽内温度を制御できる。例えば動作温度を常温近傍とした場合は、周囲温度がこれより上昇したとき、発熱抵抗体４を用いた制御回路によっては、常温近傍に低下させることができないことによる。また、極小値よりも極大値の方が温度が低く、消費電力が小さいので極大値が選択される。

そして、温度感応抵抗体（例えばサーミスタ）３によって水晶振動子の動作温度を検出し、極値温度Ｔ℃との比較器による温度差信号に基づき、パワートランジスタの出力を制御する。そして、発熱抵抗体４に動作温度（極値温度Ｔ℃）とする電力を供給する。これにより、水晶振動子は動作温度を極値温度Ｔ℃に維持し、水晶端子に接続した図示しない発振回路の発振周波数を周囲温度の変化に拘わらずに高精度に維持する。

通常では、動作温度となる極値温度（Ｔ℃）での発振周波数を公称周波数ｆ0とし、極値温度Ｔ℃から例えば±α°の槽内温度を許容し、周波数偏差規格をｆ0±βｐｐｍをとする。なお、温度制御回路や発振回路は容器本体１と別個に、あるいは振動子用水晶片２とともに容器本体１に一体的に収容される。これらにより、例えばヒータ線を用いた恒温型振動子に比較して小型化を促進する。
特開２００４−３４３３３９号公報 特開２００７−２０１８５８号公報 特開２００８−１１３３５号公報(第７図、ＳＣカットの周波数温度特性) 特許第３０１７７４６号公報 特許第３０１７７５０号公報 FCS Vol．su-31 No.1 January 1984 p11〜 (Simplified Expressions for the stress-Frequency Coefficients of Quartz Plates)

（従来技術の問題点）
しかしながら、上記構成の恒温型振動子では、動作温度を一定にして恒温型とするものの、極値温度Ｔ℃に対して許容温度±α°内で槽内温度は変化する。その一方で、振動子用水晶片２は容器本体１の内壁段部に固着され、振動子用水晶片２と容器本体１とは温度に対する熱膨張係数を異にする。これにより、許容温度±α°内での容器本体１との熱膨張係数差に基づき、振動子用水晶片２には応力歪みを生じて、振動周波数が変化する。

したがって、恒温型振動子の動作中における槽内温度の変化時には、水晶振動子自体の周波数温度特性と、熱膨張係数差に基づいた応力歪みとによる周波数変化を生ずる。この場合、ＳＣカットでは、動作温度としての極値温度Ｔ℃を極大値（８０℃）とする。したがって、動作温度が極値温度Ｔ℃から上昇又は下降すると、振動周波数はいずれの場合でも、極値温度時（Ｔ℃）の公称周波数ｆ0から低下する。

そして、極値温度Ｔ℃から温度が上昇した場合と下降した場合とでは、温度変化時の応力歪みによる作用も逆になるので、周波数変化は互いに反対方向になる。例えば極値温度Ｔ℃からの温度上昇時に周波数が低下したとすると、極値温度Ｔ℃からの温度下降時には周波数が高くなる。

したがって、この場合には、水晶振動子（ＳＣカット）の周波数温度特性によって、槽内温度が極値温度Ｔ（８０℃）から上昇して例えば許容値の＋α°上昇して、周波数偏差規格内の−βｐｐｍとなった場合でも、応力歪みによっての周波数低下分が加わる。したがって、周波数温度特性と応力歪みとによる周波数変化を考慮すると、周波数偏差規格を満足しなくなる。

但し、極値温度Ｔ（８０℃）から許容値の−α°以下に下降して周波数偏差規格の−βｐｐｍ外となった場合でも、応力歪みによっての周波数上昇分が加わるので、程度によっては周波数偏差規格を満足することができる。しかし、前述のように、温度上昇時の周波数偏差規格を満足することはできない。

これらにより、水晶振動子の動作温度を例えば極値温度ｔ°±α℃として周波数温度特性による周波数偏差を１ｐｐｍ以内としても、応力歪みによる周波数変化分が加算されるので、１ｐｐｍとした周波数偏差を超えてしまう問題があった。なお、熱膨張係数差による応力歪みによる周波数変化以外にも、例えば導電性接着剤９の状態変化等を含む保持系の変化によっても周波数は変化する。

このことから、応力歪みによる周波数変化分を見込んで、水晶振動子の動作温度を極値温度ｔ°±α′（＜α）として設計することが考えられる。しかし、この場合は、温度制御回路を含めた恒温構造の精度が求められ、設計を困難にする。特に、振動子用水晶片２を固着する導電性接着剤９を例えばポリイミド系として硬度が高い場合は、応力による周波数変化分も大きくなるので、問題が顕著になる。

例えば導電性接着剤９をポリイミド系に代えてシリコーン系として応力を緩和することも考えられる。しかし、この場合には、熱硬化温度も低くて硬化時の放出ガスが振動子用水晶片２に付着して振動特性を悪化させる。これに対して、ポリイミド系は熱硬化温度も高くて硬化時の放出ガスも殆どなく、振動子用水晶片２への付着がないことから振動特性を良好に維持する。

（発明の目的）
本発明は、温度変化時における応力の発生を防止した上で、周波数偏差を高精度に維持して設計を容易にする表面実装用とした恒温型の水晶デバイスを提供することを目的とする。

本発明は、特許請求の範囲（請求項１）に示したように、少なくとも一主面に底壁と枠壁からなる凹部を有して前記凹部内に振動子用水晶片を収容した容器本体と、前記容器本体に収容されて前記振動子用水晶片を加熱する発熱抵抗体及び前記振動子用水晶片の動作温度を検出する温度感応抵抗体と、前記容器本体の一主面の開口端面に設けられたカバーとを備え、前記振動子用水晶片の動作温度を一定に維持する表面実装用とした恒温型の水晶デバイスにおいて、前記振動子用水晶片は前記容器本体の内底面に水平方向として固着される保持用水晶板に面対向し、前記振動子用水晶片の励振電極から引出電極の延出した外周部が前記保持用水晶板に固着されるとともに、前記保持用水晶板の前記容器本体の内表面に対する固着位置と前記振動子用水晶片の前記保持用水晶板に対する固着位置とは異なる構成とする。

このような構成であれば、表面実装用の水晶デバイスを恒温型とした上で、振動子用水晶片を保持用水晶板に固着（保持）する。この場合、振動子用水晶片と保持用水晶板との温度に対する熱膨張係数は同じ水晶なので基本的に同一とする。そして、保持用水晶板の内表面に対する固着位置と、振動子用水晶片の保持用水晶板に対する固着位置とは異ならせる。したがって、保持用水晶板と容器本体との熱膨張係数差によって両者の固着部間に応力歪みが生じても、これとは固着位置の異なる保持用水晶板と振動子用水晶片との固着位置間での応力歪みは緩和される。したがって、容器本体の槽内温度が変化しても、応力歪みよっての振動子用水晶片の周波数変化を防止する。

このことから、容器本体の槽内温度の変化による周波数変化は、基本的に、水晶振動子の周波数温度特性に基づいた変化分のみとなる。したがって、振動子用水晶片の熱膨張係数差に基づいた応力歪みによる周波数変化分は考慮する必要がないので、恒温構造の設計を容易にして周波数偏差を高精度に維持する。

（実施態様項）
本発明の請求項２では、請求項１において、前記振動子用水晶片の動作温度は周波数温度特性の常温以上の極大値又は極小値となる極値温度とする。これにより、振動子用水晶片の周波数温度特性における動作温度を明確にする。そして、極値温度よりも槽内温度が上昇又は下降した際の応力歪みによっての互いに反対方向となる振動子用水晶片の周波数変化を排除できる。

但し、振動子用水晶片の動作温度は例えばＳＣカットの場合のように、常温以上の極小値と極大値との間の温度であっても、前述したように応力歪みを考慮する必要がないので基本的には適用できる。この場合、例えば極大値と極小値との間の例えば０温度係数となる切断角度として変曲点温度を動作温度とすることにより、温度変化に対する周波数変化を小さくできる。

同請求項３では、請求項２において、前記振動子用水晶片は周波数温度特性の常温以上に極大値を有するＳＣカット、又は周波数温度特性の常温以上に極小値を有するＡＴカットとする。これにより、請求項２での振動子用水晶片を具体的にし、通信用とした高安定な発振周波数を得られる。なお、ＳＣカット以外でも例えばＩＴカットとした常温以上に極大値を有する所謂二回回転Ｙカットであれば適用できることは勿論である。

同請求項４では、請求項１において、前記振動子用水晶片は前記保持用水晶板にポリイミド系の導電性接着剤によって固着される。これにより、例えば柔軟性としたシリコーン系等に比較し、有機ガスの発生を防止して振動特性を良好に維持した上で、ポリイミド系の接着剤の硬性による応力歪みを緩和して、請求項１での効果を顕著にする。

同請求項５（第１実施形態に相当）では、請求項１において、前記引出電極は前記振動子用水晶片の一端部両側に延出し、前記振動子用水晶片の一端部両側が前記保持用水晶板の一端部両側に固着し、前記保持用水晶板は長さ方向の両端部中央が前記容器本体の内表面に固着する。これにより、振動子用水晶片の一端部両側は保持用水晶板とともに自由端となるので応力歪みを生じない。

同請求項６では（第２実施形態に相当）、請求項１において、前記引出電極は前記振動子用水晶片の一端部両側に延出し、前記振動子用水晶片の一端部両側が前記保持用水晶板の一端部両側に固着し、前記保持用水晶板は前記一端部両側よりも中央寄りとした幅方向の両端側が前記容器本体の内表面に固着する。

これによれば、振動子用水晶片の保持用水晶板に対する固着位置と、保持用水晶板の内表面に対する固着位置とは、長さ方向で異ならせる。したがって、保持用水晶板の中央寄りでの幅方向に応力歪みを生じても、これから離間した一端部両側での応力歪みは軽減する。したがって、振動子用水晶片と保持用水晶板とが固着する一端部両側は自由端となるので応力歪みは生じない。

同請求項７（第４実施形態に相当）では、請求項１において、前記引出電極は前記振動子用水晶片の両端部に延出し、前記振動子用水晶片の両端部が前記保持用水晶板の両端部に固着し、前記保持用水晶板は両端部が前記容器本体の内表面に固着し、前記振動子用水晶片の両端部の前記保持用水晶板に対する固着位置と、前記保持用水晶板の両端部の前記内表面に対する固着位置とは幅方向で異なる。

この場合は、振動子用水晶片の保持用水晶板に対する固着位置と、保持用水晶板の内表面に対する固着位置とは、幅方向での固着位置を異ならせる。したがって、請求項６と同様に、振動子用水晶片と保持用水晶板とが固着する両端部は自由端となるので応力歪みは生じない。

請求項１において、前記容器本体には少なくとも温度制御回路素子又は発振回路素子を設ける。これにより、付加価値を高めた水晶デバイスを得られる。

（第１実施形態）
第１図は本発明の第１実施形態を説明する図で、同図（ａ）は恒温型振動子の断面図、同図（ｂ）は容器本体の平面図、同図（ｃ）は保持用基板の平面図である。なお、前従来例と同一部分には同番号を付与してその説明は簡略又は省略する。

恒温型振動子は、前述したように、積層セラミックからなる容器本体１の一主面となる凹部底面に温度感応抵抗体３を設け、他主面の凹部底面に発熱抵抗体４を設ける。温度感応抵抗体３及び発熱抵抗体４はいずれも膜抵抗として印刷・焼成によって形成される。振動子用水晶片２はＳＣカットとし、周波数温度特性の極大値となる極値温度Ｔ（８０℃）を動作温度とする。容器本体１１における一主面の開口端面には金属カバー５を被せて、振動子用水晶片２を密閉封入する。

そして、この実施形態では、振動子用水晶片２は保持用水晶板１０に面対向し、励振電極８ａから引出電極８ｂの延出した一端部両側が導電性接着剤９によって固着される。保持用水晶板１０は例えば振動子用水晶片２と同一切断角度のＳＣカットとする。そして、振動子用水晶片２が固着されて電気的に接続する水晶保持端子６を一主面の一端部両側に有する。水晶保持端子６は図示しない配線路によって外側面を経て他主面に延出し、両端部中央の導通端子１１と電気的に接続する。例えば配線路上にはコーティング等による保護膜を設けて、例えば真空吸着による移送時での断線等を防止する。

導通端子１１は、これに対応して容器本体１の内底面に設けられた両端部中央の回路端子１２に図示しない導電性接着剤９によって固着され、電気的に接続する。要するに、保持用水晶板は両端部中央が容器本体１の内表面である内壁段部の両端部中央に固着され、振動子用水晶片２は保持用水晶板の一端部両側として固着される。

導電性接着剤９はいずれも有機系ガスの発生が少ないポリイミド系とする。そして、容器本体１の外底面に設けた振動子用水晶片２の外部端子（水晶端子）７を発振回路に、温度感応抵抗３及び発熱抵抗体４の外部端子７を温度制御回路に接続する。これにより、恒温型振動子の動作温度を前述したように極値温度Ｔ（８０℃）±α°内に制御して、発振周波数の周波数偏差規格をｆ0±βｐｐｍとする。

このような構成であれば、振動子用水晶片２の一端部両側はこれと同一切断角度として熱膨張係数を同一とする保持用水晶板１０に固着される。したがって、振動子用水晶片２が容器本体１の熱膨張係数と異なっても、基本的に熱膨張係数差による応力歪みを抑止できる。

但し、保持用水晶板１０は振動子用水晶片２と同一切断角度のＳＣカットとしたが、基本的には水晶であれば熱膨張係数がほぼ同一なので適用できる。特に、保持用水晶板１０が振動子用水晶片２よりも耐応力性の小さい切断角度例えばＡＴカットであれば、保持用水晶板１０が応力歪みを吸収して振動子用水晶片２には伝達されないので好適である（非特許文献１）。

そして、この実施形態では、特に、保持用水晶板１０は両端部中央を容器本体１の内表面である内壁段部に、振動子用水晶片２は保持用水晶板１０の一端部両側として固着される。したがって、保持用水晶板１０と容器本体１（セラミック）との熱膨張係数差によって、保持用水晶板１０に長さ方向での応力歪み（例えば長さ方向での湾曲）を生じても、保持用水晶板１０は両端部中央が保持されるので、幅方向での両端側は自由端となって応力歪みは生じない。そして、振動子用水晶片２は一端部両側が保持用水晶板１０に固着されて熱膨張係数を同一とするので、振動子用水晶片２にも応力歪みを生じない。

この場合、恒温構造とした容器本体１の槽内温度は動作温度（極値温度８０℃）を基準として±α°以内に制御される。したがって、槽内温度が極値温度Ｔ（８０℃）から許容範囲の±α°変化しても、極値温度を中心とした温度変化に対して、応力歪みによっての互いに反対方向となる周波数変化を抑制する。

このことから、容器本体１の槽内温度に動作温度Ｔ（８０℃）から許容範囲±α°内の変化があっても、ＳＣカットの周波数温度特性による周波数変化のみを生じ、応力歪みによる周波数変化を無視できる。したがって、周波数偏差規格ｆ0±βｐｐｍは周波数温度特性が支配的になるとともにこれに依存するので、恒温型振動子の設計を容易にする。

なお、本実施形態では、保持用水晶板１０は両端部中央を内壁段部（内表面）に、振動子用水晶片２は保持用水晶板１０の一端部両側として固着したが、基本的には、保持用水晶板１０の内表面に対する固着位置と、振動子用水晶片２の保持用水晶板１０に対する固着位置が異なっていれば、振動子用水晶片２に生ずる応力歪みは緩和される。

また、温度感応抵抗体３及び発熱抵抗体４をいずれも膜抵抗として表面に露出して形成したが、例えば発熱抵抗体４を底壁の積層面あるいは内底面（凹部底面）に形成してよい「第２図（ａｂ）」。この場合、発熱抵抗体４は外気から遮断されるので加熱効果を高められる。

さらには、温度感応抵抗体３及び発熱抵抗体４のいずれをも容器本体１の外底面に形成してもよい（不図示）。そして、温度感応抵抗体３及び発熱抵抗体４はいずれか一方あるいはいずれをもチップ素子として形成しても同様である。第２図（ｃ）では温度感応抵抗体３と複数の発熱抵抗体４とを凹部底面に形成した例を示している。

また、本実施形態では内壁段部を設けて保持用水晶板１０の両端部中央を固着したが、例えば第３図に示したように、内壁段部を設けることなく導電性接着剤９の厚み等によって間隙を持たせて凹部底面に固着してもよい。但し、保持用水晶板１０の対向面と接触しても格別の支障はない。これにより、高さ寸法を小さくできる。勿論、凹部底面にチップ素子を配設する場合は、内壁段部を要する。

そして、振動子用水晶片２は平板状として図示しているが、ベベルやコンベックス状であってもよい。この場合、励振電極８ａの形成された振動領域の接触を防止する図示しない枕を保持用水晶板１０の他端部に設けることも、あるいは振動子用水晶片２との対向面に凹部を設けることもできる。

（第２実施形態）
第４図は本発明の第２実施形態を説明する図で、同図（ａ）は恒温型振動子の断面図、同図（ｂ）は容器本体の平面図、同図（ｃ）は保持用基板の平面図である。なお、これ以降の実施形態では、前実施形態と同一部分には同番号を付与してその説明は簡略又は省略する。

この実施形態では、保持用水晶板１０は前述同様に一主面の一端部両側に水晶保持端子６を有し、引出電極の延出した振動子用水晶片２の一端部両側が導電性接着剤９によって固着される。そして、ここでは、水晶保持端子６は、外側面を経て他主面の一端部両側よりも中央寄りとして幅方向の両端側に設けた導通端子１１と電気的に接続する。

導通端子１１はこれに対応して容器本体１の内底面に設けられた回路端子１２に導電性接着剤９によって固着される。要するに、保持用水晶板１０の内底面に対する長さ方向での固着位置と、振動子用水晶片２の保持用水晶板１０に対する同方向での固着位置とを異ならせる。

ここでは、保持用水晶板１０の他端部中央を導電性あるいは絶縁性の接着剤９ａによって固着して３点保持として安定度を高める。導電性接着剤９及び接着剤９ａはいずれも有機系ガスの発生が少ないポリイミド系とする。そして、容器本体１の内底面には温度感応抵抗体３が、外底面には発熱抵抗体４が前述同様に形成される。

そして、容器本体１の外底面に設けた振動子用水晶片２の外部端子７を発振回路に、温度感応抵抗３及び発熱抵抗体４の外部端子７を温度制御回路に接続する。水晶振動子の動作温度は前述したように極値温度Ｔ（８０℃）±α°内に制御して、発振周波数の周波数偏差規格をｆ0±βｐｐｍとする。

このようなものでは、振動子用水晶片２の保持用水晶板１０に対する固着位置は一端部両側とし、保持用水晶板１０の内底面に対する固着位置はそれよりも中央寄りの一端部両端側して、長さ方向での固着位置を異ならせる。したがって、容器本体１との熱膨張係数差によって、保持用水晶板１０の中央寄りでの固着位置間に幅方向に応力歪みを生じても、これから離間した一端部両側での応力歪みは軽減する。

これにより、振動子用水晶片２と保持用水晶板１０とが接続する一端部両側はとともに同一の熱膨張係数に基づいて幅方向に伸縮するので、振動子用水晶片２は同方向での応力歪みを発生しない。また、振動子用水晶片２の長さ方向の他端部は自由端なので同方向にも応力歪みは生じない。

したがって、第１実施形態と同様に、槽内温度が極値温度Ｔ（８０℃）から許容範囲の±α°変化しても、極値温度を中心とした温度変化に対して、応力歪みによっての互いに反対方向となる周波数変化を抑制する。これにより、周波数偏差規格ｆ0±βｐｐｍは周波数温度特性が支配的になるとともにこれに依存するので、恒温型振動子の設計を容易にする。

なお、第２実施形態においても、第１実施形態と同様に、温度感応抵抗体３及び発熱抵抗体４は容器本体１の任意の箇所に設けることができる。そして、例えば第５図に示したように、容器本体１に内壁段部を形成して回路端子１２を設け、導通端子１１と図示しない導電性接着剤によって接続し、例えば内底面にチップ素子とした温度感応抵抗体３及び発熱抵抗体４を設けることもできる。

（第３実施形態）
第６図は本発明の第３実施形態を説明する図で、同図（ａ）は恒温型振動子の断面図、同図（ｂ）は容器本体の平面図、同図（ｃ）は保持用基板の平面図である。

第３実施形態では、例えばいずれも膜抵抗とした温度感応抵抗体３及び発熱抵抗体４を保持用水晶板１０に形成する。保持用水晶板１０は前述同様に一主面の一端部両側に水晶保持端子６を有し、他主面の中央寄りの導通端子１１ａに電気的に接続する。水晶保持端子６には振動子用水晶片２の引出電極の延出した一端部両側が固着する。

そして、ここでは、振動子用水晶片２と対面する保持用水晶板１０の一主面に温度感応抵抗体３が、他主面に発熱抵抗体４が形成される。これらは、いずれも保持用水晶板１０の中央領域とする。温度感応抵抗体３及び発熱抵抗体４からは図示しない配線路が延出して、保持用水晶板１０の他主面の他端側に設けた導通端子１１（ｂｃ）と電気的に接続する。

そして、振動子用水晶片２、温度感応抵抗３及び発熱抵抗体４の導通端子１１（ａｂｃ）は、これらに対応して設けられた容器本体１の内底面の回路端子１２（ａｂｃ）に図示しない導電性接着剤によって固着される。これらの回路端子１２（ａｂｃ）は外底面の外部端子７に電気的に接続する。

このような構成であっても、振動子用水晶片２の保持用水晶板１０に対する固着位置と、保持用水晶板１０の内底面に対する固着位置とを長さ方向で異にする。したがって、第２実施形態と同様に、容器本体１との固着位置である中央寄りの幅方向での両端側との間の熱膨張係数差による応力歪みは、これとは離間した保持用水晶板１０の一端部両側では軽減される。

これにより、一端部両側が固着される振動子用水晶片２は保持用水晶板１０とともに伸縮するので応力歪みは抑制される。このことから、槽内温度が変化しても、応力歪みによっての互いに反対方向となる周波数変化を抑制するので、周波数精度を高精度に維持した恒温型振動子の設計を容易にする。

なお、第３実施形態では保持用水晶板１０の両主面に温度感応抵抗体３及発熱抵抗体４を膜抵抗として形成したが、例えば保持用水晶板１０に段差や凹部等を形成してチップ素子とすることもできる。そして、温度感応抵抗体３又は発熱抵抗体４のいずれか一方を保持用水晶板１０に形成し、他方は容器本体の任意の箇所に形成することもできる。

（第４実施形態）
第７図は本発明の第４実施形態を説明する図で、同図（ａ）は恒温型振動子の断面図、同図（ｂ）は水晶片の平面図、同図（ｃ）は保持用基板の平面図、同図（ｄ）は容器本体の平面図である。

第４図実施形態では、振動子用水晶片２は両主面の励振電極８ａから両端部に引出電極８ｂを延出する。保持用水晶板１０は両端部中央に水晶保持端子６を有し、振動子用水晶板２の両端部中央が導電性接着剤９によって固着される。そして、水晶保持端子６は他主面の長さ方向の両端側に設けた導通端子１１と電気的に接続する。

導通端子１１はこれに対応して容器本体１の内底面に設けられた回路端子１２に導電性接着剤９によって固着される。要するに、振動子用水晶片２の保持用水晶板１０に対する幅方向での固着位置と、保持用水晶板１０の内底面に対する同方向での固着位置とを異ならせる。

ここでは、導通端子１１の形成された長辺とは反対側となる長辺の中央を導電性あるいは絶縁性の接着剤９ａによって固着して３点保持として安定度を高める。この例でも、導電性接着剤９及び接着剤９ａはいずれもポリイミド系とする。そして、容器本体１の内底面には温度感応抵抗体３が、外底面には発熱抵抗体４が前述同様に形成される。

このようなものでは、振動子用水晶片２の保持用水晶板１０に対する固着位置と、保持用水晶板１０の内底面に対する固着位置とを幅方向で異ならせる。したがって、容器本体１との熱膨張係数差によって、保持用水晶板１０の一長辺側となる固着位置間に長さ方向の応力歪みを生じても、これから離間して振動子用水晶片２の固着される両端部中央間での応力歪みは軽減する。

これにより、振動子用水晶片２と保持用水晶板１０とが接続する両端部中央はとともに同一の熱膨張係数に基づいて長さ方向に伸縮するので、振動子用水晶片２は同方向での応力歪みを発生しない。また、振動子用水晶片２の幅方向での両端部は自由端なので同方向にも応力歪みは生じない。

したがって、各実施形態と同様に、槽内温度が変化しても、応力歪みによっての互いに反対方向となる周波数変化を抑制するので、周波数精度を高精度に維持した恒温型振動子の設計を容易にする。なお、振動子用水晶片２の両端部中央を固着したが、保持用水晶板１０の内底面に対する固着位置よりも離間した方が効果は高まるので、導通端子１１の形成される長辺とは反対側となる他方の長辺の両端を保持してもよい。

そして、この実施形態でも、第３実施形態と同様にして、保持用水晶板１０に温度感応抵抗体３や発熱抵抗体４を形成できるともに、温度感応抵抗体３や発熱抵抗体４を任意な位置やチップ素子として配置できる。

（他の事項）
上記実施形態では表面実装用とした恒温型の水晶デバイスを恒温型振動子として説明したが、例えば第８図（ａｂｃ）、第９図及び第１０図（ａｂ）に示したようにＩＣチップ１３ａを含む温度補償素子や発振回路素子等の回路素子１３を一体的に収容して恒温型の水晶発振器を構成できる。なお、第８図（ａｂｃ）はいずれも断面図であり、外部端子は電源、出力、アース等となる。

第８図（ａｂｃ）は一主面にのみ凹部を有する容器本体１を用いた例である。例えば第８図（ａ）では凹部底面に温度感応抵抗体３、発熱抵抗体４及び回路素子１３を配置し、保持用水晶板１０を内壁段部に接合する。第８図（ｂ）では凹部底面に保持用水晶板１０を配置し、温度感応抵抗体３、発熱抵抗体４及び回路素子１３を有する回路基板１４を内壁段部に設ける。第８図（ｃ）では内壁段部を２段とし、一段目の中蓋１５によって振動子用水晶片２を密閉封入し、２段面の基板１４と独立分離する。

第９図は保持用水晶板１０の下面に振動子用水晶片２及び温度感応抵抗体３及び発熱抵抗体４を設け、保持用水晶片１０の上面に回路素子１３を設ける。そして、保持用水晶板１０の下面であって発振回路等の各端子が形成された両端部を内壁段部に固着する。この場合でも、保持用水晶板１０の内壁段部に対する固着位置と、振動子用水晶片２の保持用水晶板１０に対する固着位置は異なる。したがって、保持用水晶板１０と内壁段部との間に応力歪み生じても、振動子用水晶片２の応力歪みは緩和される。

なお、第８図（ｂｃ）及び第９図での保持用水晶板１０は内壁段部に固着されて、金属カバー５と振動子用水晶片２とを遮蔽する。したがって、保持用水晶板１０と金属カバー５との間には断熱空間層が形成される。これにより、振動子用水晶片２が外気温度（周囲温度）の変化を受けにくい構造となって、急激な温度変化によるサーマルショックによる周波数変動を防止できる。

また、第１０図（ａｂ）は両主面に凹部を有する容器本体１を用いた例である。例えば第１０図（ａ）では温度感応抵抗体３、発熱抵抗体４を設けた保持用水晶板１０を一主面の凹部に、ＩＣチップ１３を含む回路素子１３を他主面に設ける。そして、第１０図（ｂ）では回回路素子１３を配置した回路基板１４を他主面の凹部に接合した例である。なお、これらの配置構成に限らず、必要に応じて任意に構成できる。

さらに、水晶振動子はＳＣカットとしたが、例えば使用頻繁最も高くて周波数温度特性の極小値を８０℃近傍に有するＡＴカット等であってもよく、特には常温（２５℃）近傍以上に極値を有する周波数温度特性とした水晶振動子（水晶片）であれば適用できる。そして、導電性接着剤は有機系ガスの発生を抑制するポリイミド系としたが、例えばＡuＳn等の共晶合金を用いた固着でもよく、要はガスの発生の少ない固着であればよい。

本発明の第１実施形態を説明する図で、同図（ａ）は恒温型振動子の断面図、同図（ｂ）は容器本体の平面図、同図（ｃ）は保持用基板の平面図である。 本発明の第１実施形態の他例を説明する図で、同図（ａｂｃ）ともに恒温型振動子の断面図である。 本発明の第１実施形態のさらに他例を説明する恒温型振動子の断面図である。 本発明の第２実施形態を説明する図で、同図（ａ）は恒温型振動子の断面図、同図（ｂ）は容器本体の平面図、同図（ｃ）は保持用基板の平面図である。 本発明の第２実施形態の他例を説明する恒温型振動子の断面図である。 本発明の第３実施形態を説明する図で、同図（ａ）は恒温型振動子の断面図、同図（ｂ）は容器本体の平面図、同図（ｃ）は保持用基板の平面図である。 本発明の第４実施形態を説明する図で、同図（ａ）は恒温型振動子の断面図、同図（ｂ）は水晶片の平面図、同図（ｃ）は保持用基板の平面図、同図（ｄ）は容器本体の平面図である。 本発明の他の実施形態を説明する図で、同図（ａｂｃ）ともに恒温型とした水晶発振器の断面図である。 本発明のさらに他の実施形態を説明する恒温型とした水晶発振器の断面図である。 本発明のまたさらに他の実施形態を説明する図で、同図（ａｂ）ともに恒温型とした水晶発振器の断面図である。 従来例を説明する図で、同図（ａ）は恒温型振動子の断面図、同図（ｂ）は水晶片の平面図である。 従来例を説明するＳＣカットとした水晶振動子の周波数温度特性である。

符号の説明

１ 容器本体、２ 水晶片、３ 温度感応抵抗体、４ 発熱抵抗体、５ 金属カバー、
６ 水晶保持端子、７ 外部端子、８ａ 励振電極、８ｂ 引出電極、９ 導電性接着剤、１０ 保持用水晶板、１１ 導通端子、１２ 回路端子、１３ 回路素子。

Claims (8)

1. 少なくとも一主面に底壁と枠壁からなる凹部を有して前記凹部内に振動子用水晶片を収容した容器本体と、前記容器本体に収容されて前記振動子用水晶片を加熱する発熱抵抗体及び前記振動子用水晶片の動作温度を検出する温度感応抵抗体と、前記容器本体の一主面の開口端面に設けられたカバーとを備え、前記振動子用水晶片の動作温度を一定に維持する表面実装用とした恒温型の水晶デバイスにおいて、前記振動子用水晶片は前記容器本体の内底面に水平方向として固着される保持用水晶板に面対向し、前記振動子用水晶片の励振電極から引出電極の延出した外周部が前記保持用水晶板に固着されるとともに、前記保持用水晶板の前記容器本体の内表面に対する固着位置と前記振動子用水晶片の前記保持用水晶板に対する固着位置とは異なることを特徴とする恒温型の水晶デバイス。
2. 請求項１において、前記振動子用水晶片の動作温度は周波数温度特性の常温以上となる極大値あるいは極小値となる極値温度とした恒温型の水晶デバイス。
3. 請求項２において、前記振動子用水晶片は周波数温度特性の常温以上に極大値を有するＳＣカット、又は周波数温度特性の常温以上に極小値を有するＡＴカットとした恒温型の水晶デバイス。
4. 請求項１において、前記振動子用水晶片は前記保持用水晶板にポリイミド系の導電性接着剤によって固着された恒温型の水晶デバイス。
5. 請求項１において、前記引出電極は前記振動子用水晶片の一端部両側に延出し、前記振動子用水晶片の一端部両側が前記保持用水晶板の一端部両側に固着し、前記保持用水晶板は長さ方向の両端部中央が前記容器本体の内表面に固着した恒温型の水晶デバイス。
6. 請求項１において、前記引出電極は前記振動子用水晶片の一端部両側に延出し、前記振動子用水晶片の一端部両側が前記保持用水晶板の一端部両側に固着し、前記保持用水晶板は前記一端部両側よりも中央寄りとした幅方向の両端側が前記容器本体の内表面に固着した恒温型の水晶デバイス。
7. 請求項１において、前記引出電極は前記振動子用水晶片の両端部に延出し、前記振動子用水晶片の両端部が前記保持用水晶板の両端部に固着し、前記保持用水晶板は両端部が前記容器本体の内表面に固着し、前記振動子用水晶片の両端部の前記保持用水晶板に対する固着位置と、前記保持用水晶板の両端部の前記内表面に対する固着位置とは幅方向で異なる恒温型の水晶デバイス。
8. 請求項１において、前記容器本体には少なくとも温度制御回路素子又は発振回路素子を設けてなる恒温型の水晶デバイス。